根據聯合國糧食及農業組織和國家統計局數據，柿子為我國五大水果之一，我國柿栽培面積和年産量均居世界第一。目前，國内外對柿天然産物的研究主要集中在柿多酚類物質的提取及活性研究，關于柿中含量同樣豐富的果膠物質的研究尚處于起步階段。
果膠作為一種天然的植物組成成分，具有安全無毒、良好的加工物性和生物活性，因而被廣泛應用于食品醫藥等行業。目前，關于柑橘、蘋果、甜菜的果膠的研究與應用較多。這三種果膠均能夠降低油-水界面張力，然而柑橘果膠、蘋果果膠的乳化性能相對較差。甜菜果膠的乳化能力較強，而pH值大小、離子強度、高溫等因素對其穩定性影響較大，極大地限制了其在食品、化妝品等領域的應用。因此，挖掘具有高乳化性及穩定性的新果膠資源具有重要意義。柿子的果膠含量高于多數水果，如櫻桃、番茄、桃和百香果等，是一種潛在的、理想的果膠資源。
基于此，本研究以柿果膠為原料，從宏觀、微觀、界觀等角度多尺度多角度系統确證了柿果膠顯著強于商業甜菜果膠和柑橘果膠的乳化活性和乳化穩定性，并進一步采用界面流變學、界面吸附動力學、聚苯乙烯微球（PS）吸附模型、耗散型石英晶體微天平（QCM-D）及冷凍掃描電鏡（Cryo-SEM）等并結合化學組成、免疫點标記、FT-IR、XRD、AFM、甲基化分析、核磁等技術手段系統揭示柿果膠的乳化機制以及結構基礎。
圖1 柿果膠乳化特性的多尺度聯用分析
首先，對影響界面性能的的結構性質進行了表征；通過接觸角測定、界面張力、界面剪切/膨脹流變、QCM-D、Cryo-SEM評估了柿果膠吸附在油-水界面的界面行為；進一步地，基于結構解析和界面表征多尺度确證了柿果膠的乳化和乳液穩定行為。結構解析表明柿果膠呈高甲酯化（71.93% ± 1.23%）、高支化度（32.35%）、和低分子量（4.789 × 104 g/mol）特征，且含有一定量的疏水基團，有助于其快速吸附到油-水界面。與商業果膠相比中，柿果膠表現出較強的降低界面張力的能力（16.36±0.14 mN/m，1.0% w/v）；界面剪切流變（界面吸附和動态應變掃描）和界面膨脹流變（界面粘彈性、頻率掃描和振幅掃描）研究發現柿果膠在油-水界面形成了強粘彈性界面膜；PS吸附模型發現柿果膠可吸附在油-水界面并具有較高的吸附層厚度；QCM-D分析表明柿果膠在油-水界面形成了更厚的界面膜和更高的吸附量和粘彈性；Cryo-SEM顯微形态揭示柿果膠乳化液滴周圍形成了強大的“纏結和連接”網絡，增強了界面膜的粘彈性并可有效阻止油滴流動。此外，通過聯用激光衍射技術、動态光散射技術、多重光散射技術和顯微觀察，柿果膠制備的乳液具有較小的粒徑值（D32、D43、Z-average、PdI和particle size）和液滴尺寸分布，表現出良好的乳化活性；通過結合Turbiscan、貯藏穩定性和鹽離子及熱處理耐受性分析，柿果膠制備的乳液具有較小的乳析層厚度（0.68 ± 0.00 mm）、TSI值（<0.5）、MBS值（<0.2）、粒徑和電位變化等，表現出良好的乳化穩定能力。通過使用多技術和多尺度分析，本研究系統探究了柿果膠的界面、結構、液滴性質和乳液性質之間的關系。
圖2 柿果膠的乳化穩定模型
此研究從多角度系統确證了柿果膠極強的乳化活性和乳化穩定性，并系統揭示了其發揮強乳化活性的獨特機制，研究結果為柿果膠作為天然來源乳化劑的應用提供了科學依據，也将我國柿子資源優勢轉化為經濟優勢提供參考。
本項研究工作連續發表于Food Hydrocolloids（Volume 131, 107738和107727，IF=9.147）期刊上，由國家重點研發計劃“特色經濟林優異種質發掘和精細評價”（2019YFD1000600）資助。論文鍊接：https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2022.107738; https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2022.107727
圖3 果膠乳液的冷凍掃描電鏡形态：(A): 柿果膠; (B) 甜菜果膠; (C) 高酯化柑橘果膠; (D) 低酯化柑橘果膠.
通訊作者：李春美（E-mail: lichmyl@mail.hzau.edu.cn.），女，博士，三級崗教授，博導。中國園藝學會柿分會常務理事，中國農學會農産品加工分會理事。77779193永利官网食品科技學院教學指導委員會主任。一直緻力于植物多酚化學及其健康效應研究；入選瑞典“國際科學基金（IFS）”、“武漢市青年科技晨光計劃”、“ 湖北省傑出青年基金”、“教育部新世紀優秀人才”等人才支持計劃；主持國家科學基金面上項目、國家重點研發計劃子課題、公益性行業專項子課題、國家“十二五”科技支撐計劃子課題、教育部重點項目、湖北省重大科技攻關計劃等課題30多項；以第一作者或通訊作者身份發表論文150多篇，其中SCI收錄100餘篇。主編和副主編教材各1部，申請發明專利12項，授權6項。獲得廣東省科技進步一等獎2項、中華人民共和國農業部科技進步二等獎1項、中華産學研合作創新成果一等獎1項、神龍中華農業科技獎二等獎1項。
第一作者：賈洋洋，男，77779193永利官网食品科技學院2018級博士生，導師為李春美教授，研究方向為天然産物化學。
審核人：李春美、劉石林
編輯：王丹娟
